一种降低太阳辐射下钢筋混凝土结构温度变形及应力的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种降低钢筋混凝土结构温度变形及应力的方法，具体涉及到一种降低太阳辐射下钢筋混凝土结构温度变形及应力的方法。
【背景技术】
[0002]钢筋混凝土结构是我国基础设施建设采用的主要结构型式之一。结构逐渐呈现复杂化及功能多样化的趋势，发展了越来越多的特殊钢筋混凝土结构满足人类社会的需求。对某些特殊的钢筋混凝土结构(例如两端固结的超长钢筋混凝土结构)，太阳辐射引起结构内部温度的升高是结构设计时考虑的主要荷载，如温度荷载考虑不足，温度荷载引起的内力可能引起结构开裂，甚至损毁。另外，对某些特殊的钢筋混凝土结构，强太阳辐射作用下混凝土结构向阳面和背阳面产生不均匀的温度场，导致结构产生不利不均匀变形，影响结构的使用功能。例如，高速铁路桥梁的空心高墩在太阳辐射作用下向阳面和背阳面产生不均匀温度场，导致桥墩产生偏转变形，然而，高速铁路对下部结构变形要求极高，桥墩偏转变形可能影响高速铁路的平顺性和乘坐舒适性，甚至影响轨道结构的安全运营。并且，厄尔尼诺现象导致全球出现变暖趋势，极端高温天气出现概率增加，这对受太阳辐射影响较大的特殊结构的使用功能及安全保障措施提出了新要求。
[0003]近年来，我国一些土木工程结构已经出现了因持续高强度太阳辐射引起的病害，该类病害的控制主要通过提高钢筋混凝土结构的强度和刚度来抵抗结构因太阳辐射热引起的不利内应力和变形，这种处治方式不但费用较高，施工工艺复杂，而且在病害处治期间可能影响结构的正常使用。
[0004]已公开了一些与反射隔热涂料相关的专利CN10498978.A，CN103881484.A，CN104130646A，CN103865344A，CN10824258.A, CN103342489A，以上专利主要公开了各类反射隔热涂料的配方组成，提出了一些不同的反射隔热涂料制备方法。太阳光谱的能量分布为:波长范围为200?400nm的紫外区，占太阳能量的5%;波长范围为400?720nm可见光区，占太阳能量的45% ;波长范围为720?2500nm的近红外区，占太阳能量的50%。反射隔热涂料通过反射400?2500nm波长范围内的太阳光，有效减少太阳辐射热量的吸收，同时，将吸收的部分太阳能量通过热辐射的方式以一定波长的电磁波发射到空气中，从而达到辐射降温的效果。这种反射隔热涂料被广泛应用于建筑、汽车、化工、石油、电力、船舶、航天等行业，主要目的是控制太阳热辐射引起的受照物温度升高。反射隔热涂料应用于建筑行业的主要目的是降低太阳辐射下建筑物室内的温度升高，降低建筑物室内制冷消耗的能源，是全世界各国大力推行的建筑物节能减排的技术措施之一。
[0005]已公开了一些与混凝土温度场相关的专利CN1125801A，CN202994738U，以上专利主要公开了大体积混凝土因水化热产生的温度梯度的监测及控制方法，CN103643631.A公开了通过在桥面板中安装水管实时调节桥面板温度的方法。到目前为止，还没有任何关于通过在混凝土结构表面涂刷反射隔热涂料来实现降低温度荷载、结构内力及变形的报道。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中钢筋混凝土结构因太阳辐射而产生不利变形及应力的技术难题，本发明的目的在于提供一种通过反射隔热涂料来反射太阳辐射能，降低钢筋混凝土结构吸收的太阳辐射的热能，从而改善混凝土结构内部温度场，实现有效降低太阳辐射下钢筋混凝土结构温度变形及应力的方法。
[0007]为达到本发明的技术目的，本发明提供了一种降低太阳辐射下钢筋混凝土结构温度变形及应力的方法，该方法是在钢筋混凝土结构的整体表面或受太阳辐射部位涂覆反射隔热涂料层。
[0008]本发明的降低太阳辐射下钢筋混凝土结构温度变形及应力的方法还包括以下优选方案:
[0009]优选的方案中反射隔热涂料层的反射隔热性能满足太阳光反射比多0.55，半球发射率多0.85，污染后太阳光反射比变化率及人工气候老化后太阳光反射比变化率符合JG/T 235-2014的要求。要求污染后太阳光反射比变化率<20%，人工气候老化后太阳光反射比变化率< 5%。
[0010]较优选的方案中反射隔热性能满足太阳光反射比多0.8，半球发射率多0.85，污染后太阳光反射比变化率< 20%，人工气候老化后太阳光反射比变化率< 5%。
[0011]较优选的方案中将钢筋混凝土结构需要涂覆反射隔热涂料层的部位进行基面处理后，先涂覆抗碱透明底涂，再在底漆表面涂覆反射隔热涂料层。
[0012]进一步优选的方案中涂覆通过辊涂或机械喷涂方式实现。
[0013]进一步优选的方案中基面处理是对钢筋混凝土结构需要涂覆反射隔热涂料层的部位依据基面状况进行包括修补、铲平处理、清洁、打磨或中和中的任意一种或几种方式处理，保证钢筋混凝土结构需要涂覆反射隔热涂料层部位的基面坚固、平整和清洁。基面处理的原则根据钢筋混凝土结构需要涂覆反射隔热涂料层部位的基面实际状况进行处理:如果基面存在孔洞、凹陷，则进行填充修补并找平；如果基面存在突起以及突出部位，则应进行铲除并找平；如果基面存在表层浮灰及粘浮污染物，则应进行清扫、打磨，保证表面清洁；如果基面存在油污，则应采取清洗剂进行清洗，保证去除后表面清洁和干燥；如果基面存在空鼓，则应叩开铲除，并进行密实修补；如果基面存在裂纹和裂缝，则应对其裂纹进行修补和抑裂增强处理；如果基面存在泛碱和严重盐析现象，则应采用草酸或冰醋酸进行中和处理。
[0014]进一步优选的方案中反射隔热涂料层的涂覆方式可分为I层或2层施工。
[0015]较优选的方案中反射隔热涂料层原料包括成膜基料、颜填料和助剂。
[0016]进一步优选的方案中成膜基料为丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、苯丙树脂、硅丙树脂、氟碳树脂及以上任意一种树脂的改性物中的至少一种。
[0017]进一步优选的方案中颜填料为金红石型二氧化钛、碳化硅、莫来石、钛酸铝、堇青石、空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、硫酸钡粉、碳酸钙粉、云母粉、硅灰粉、粉煤灰漂珠中的至少一种。
[0018]进一步优选的方案中助剂为分散剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、抗老化剂、防霉剂、触变剂、成膜助剂中的至少两种以上的组合。
[0019]本发明的技术方案通过在钢筋混凝土结构表面局部(受太阳辐射部位)或整体涂覆反射隔热涂料层，反射隔热涂料层可以减少钢筋混凝土结构吸收太阳辐射的热能，从而降低结构因太阳辐射而引起的温升，改善混凝土结构内部温度场，减小结构的温度变形并降低结构内部温度应力。
[0020]相对现有技术，本发明的积极效益在于:
[0021]1、为降低已有钢筋混凝土结构因太阳辐射引起的不利结构内力和温度变形提供了一种经济、有效的处理方法。
[0022]2、特别是当设计温度荷载为钢筋混凝土结构的主要荷载时，应用反射隔热涂料，可降低设计温度荷载，减少结构配筋，降低结构造价。
[0023]3、反射隔热涂料在钢筋混凝土结构上的应用，可有效提高钢筋混凝土结构的耐久性。